iOS开发-OpenGL ES入门教程3
教程
OpenGL ES入门教程1-Tutorial01-GLKit
OpenGL ES入门教程2-Tutorial02-shader入门
这次是三维图形变换。
OpenGL ES系列教程在这里。
OpenGL ES系列教程的代码地址 - 你的star和fork是我的源动力，你的意见能让我走得更远。
效果展示
概念准备
1、计算机图形学
首先了解计算机处理图形的流程，如下图
应用程序把数据以图元的方式提供给图形硬件，一般是点、线、多边形、纹理映射图像；基本图元通过几何变换和投影变换，获得二维屏幕坐标；对每一个屏幕像素点进行着色，得到具体的显示帧。
2、几何处理阶段
以顶点为基础，对几何图元进行处理，把三维坐标转变为二维屏幕坐标的过程。
具体的坐标系变换如下：
MC是建模坐标系，WC是世界坐标系，VC是观察坐标系，PC是投影坐标系，NPC是规格化投影坐标系，DC是设备坐标系。
几何变换
a、基本几何变换
平移变换、比例变换、旋转变换、对称变换、错切变换
b、复合变换
- 关于任意点的比例、旋转变换
1、将任意点P移到原点，作平移变换；
2、进行比例、旋转等变换；
3、将参考点移到原处；
- 绕任意轴的旋转变换
看这里
投影变换
把三维物体变为二维图形表示的过程成为投影变换。分类如下：
投影中心，也叫投影参考点，相当于人的视点，投影线相当于人的视线。
平行投影
投影中心和投影平面的距离为无穷大的投影。
- 正平行投影
投影方向垂直于投影平面时称为正平行投影。三视图（主视图、俯视图、侧视图）都属于正平行投影。
- 斜平行投影
投影方向不垂直于投影平面的平行投影称为斜平行投影。
透视投影
投影中心和投影平面的距离是有限的。
透视投影的推导可以看 这里
OpenGL ES的变换
OpenGL ES通过顶点缓存数组和图元绘制指令，形成基本的图元；图元在顶点着色器会进行顶点变换，也就是几何处理阶段的几何变换和投影变换；到了像素处理阶段，根据之前的结果，通过光照、纹理等对每一个像素点进行着色。
举一个例子，下面的代码用到了透视投影、平移变换、旋转变换。
KSMatrix4 _projectionMatrix;
ksMatrixLoadIdentity(&_projectionMatrix);
float aspect = width / height; //长宽比
ksPerspective(&_projectionMatrix, 30.0, aspect, 5.0f, 20.0f); //透视变换，视角30°
//设置glsl里面的投影矩阵
glUniformMatrix4fv(projectionMatrixSlot, 1, GL_FALSE, (GLfloat*)&_projectionMatrix.m[0][0]);
glEnable(GL_CULL_FACE);
KSMatrix4 _modelViewMatrix;
ksMatrixLoadIdentity(&_modelViewMatrix);
//平移
ksTranslate(&_modelViewMatrix, 0.5, 0.0, -10.0);
KSMatrix4 _rotationMatrix;
ksMatrixLoadIdentity(&_rotationMatrix);
//旋转
ksRotate(&_rotationMatrix, degree, 1.0, 0.0, 0.0); //绕X轴
ksRotate(&_rotationMatrix, yDegree, 0.0, 1.0, 0.0); //绕Y轴
//把变换矩阵相乘，注意先后顺序
ksMatrixMultiply(&_modelViewMatrix, &_rotationMatrix, &_modelViewMatrix);这里插入一点矩阵的基本性质：
Paste_Image.png
ksMatrixMultiply(&_modelViewMatrix, &_rotationMatrix, &_modelViewMatrix); 这一行的代码的精髓在于理解rotation和modelView的先后顺序对最后结果的影响。
ksPerspective(&_projectionMatrix, 30.0, aspect, 5.0f, 20.0f);这里需要明白5个参数的意义：result矩阵，视角，长宽比，近平面距离，远平面距离，不明白的可以点这里的透视投影推导。
ksTranslate(&_modelViewMatrix, 0.5, 0.0, -10.0);这里是简单的平移变换，后三个参数为x、y、z的距离。
ksRotate(&_modelViewMatrix, degree, 1.0, 0.0, 0.0);这里是旋转变换，后三个参数为旋转轴。
glsl代码
attribute vec4 position;
attribute vec4 positionColor;
uniform mat4 projectionMatrix;
uniform mat4 modelViewMatrix;
varying lowp vec4 varyColor;
void main()
{
varyColor = positionColor;
vec4 vPos;
vPos = projectionMatrix * modelViewMatrix * position;
// vPos = position;
gl_Position = vPos;
}思考题
- 透视投影里面有一个视锥体的概念，物体不在视锥体内的部分不可见，OpenGL ES是如何判断一个点是否在视锥体内？
- 平移变换里面的z参数为何是负数，它的取值范围是多少？
- ksMatrixMultiply的参数如果颠倒会如何？
- glsl代码里面的projectionMatrix * modelViewMatrix * position顺序能否交换？要如何交换？
总结
教程2、3是shader的一个分支，内容相对较难，接下的教程主要以GLKit为主。
附上源码地址
代码里面的util在 这里